Δευτέρα, 2 Ιουλίου 2012

Η Γη σαν ένα δυναμικό σύστημα

Διαγράφοντας σταθερή τροχιά, ούτε πολύ κοντά ούτε πολύ μακριά από τον Ήλιο, η Γη κατέχει μια μοναδική θέση στο Ηλιακό σύστημα, αφού είναι ο μόνος πλανήτης με συνθήκες που ευνοούν τη δημιουργία και την εξέλιξη της ζωής. Μέσα στα 4.56 δισεκατομμύρια χρόνια της ιστορίας της, ένας ασυνήθιστος συνδυασμός φαινομένων και διαδικασιών μεταμόρφωσε τη Γη σ’ ένα γαλάζιο πλανήτη : αντίθετα με τους άλλους πλανήτες, εκτεταμένες και συνεχώς μεταβαλλόμενες ωκεάνιες λεκάνες καλύπτουν το μεγαλύτερο μέρος της, δίνοντάς της γαλάζιο χρώμα. Πάνω από την επιφάνεια των ωκεανών, υψώνονται ηπειρωτικές και νησιωτικές μάζες ποικίλων μεγεθών, οι οποίες αλλάζουν επίσης μορφή με το πέρασμα του γεωλογικού χρόνου.

sahara Στο έλεος του τροπικού ήλιου, η έρημος Σαχάρα είναι σήμερα ένα από τα πιο αφιλόξενα μέρη της Γης. Ωστόσο, το κλίμα της Γης δεν είναι στατικό : τα απολιθώματα και οι βραχογραφίες δείχνουν ότι, πριν από 6.000 χρόνια, οι δασότοποι αυτής της περιοχής συντηρούσαν ποικίλα ζώα και νομάδες κυνηγούς.


Για δισεκατομμύρια χρόνια, οι ωκεανοί έβριθαν από ζωή, η οποία εξελίχθηκε και διαφοροποιήθηκε για να καταλάβει την ξηρά και τον αέρα. Σχεδόν το σύνολο αυτής της ζωής εξαρτάται από μια ροή ενέργειας προερχόμενης από τον Ήλιο – κι από την προστασία απέναντι στην όλο κι πιο βλαβερή ακτινοβολία του χάρη στα αέρια της γήϊνης ατμόσφαιρας.

volcano Οι εκρήξεις των ηφαιστείων αποτελούν την πιο εντυπωσιακή έκφραση της εσωτερικής θερμότητας της Γης. Το ηφαίστειο Κιλαουέα της Χαβάης, στον Ειρηνικό Ωκεανό, επικάθεται σε μια ανυψούμενη στήλη θερμού υλικού ( πλουμί ). Αυτή λιώνει μερικώς τα τοιχώματα του μανδύα, σχηματίζοντας βασαλτική λάβα η οποία εκτοξεύεται μέσα από τους ηφαιστειακούς πόρους και τις σχισμές, για να χυθεί στη θάλασσα, όπως φαίνεται στη φωτογραφία.

Η ζωή αναπτύσσεται στα περισσότερα μέρη της Γης χάρη στη συνεχή δυναμική αλληλεπίδραση όλων των γεωλογικών διαδικασιών του πλανήτη μας. Από το διάστημα βλέπει κανείς τεράστιες εκτάσεις να πρασινίζουν κατά τόπους από τη βλάστηση, φαρδιές άγονες καστανοκίτρινες λωρίδες από άμμο και πέτρα, και άλλες, κατάλευκες, καλυμμένες από πάγο και χιόνι, με λίγη έως ελάχιστη χλωρίδα, κατά συνέπεια κι ελάχιστη ή ανύπαρκτη ζωή.
Η κατά ένα μέρος συμπαγής και κατά το υπόλοιπο υδάτινη επιφάνεια της Γης περιβάλλεται από το αέριο στρώμα το οποίο ονομάζουμε ατμόσφαιρα, με τα γεμάτα υδρατμούς περιδινούμενα σύννεφα, στα χαμηλότερα επίπεδα.
Η δυναμική συμπεριφορά της Γης προκαλείται από δύο κύριες πηγές – η μία βρίσκεται στο εσωτερικό του Ήλιου κι η άλλη στο εσωτερικό της Γης. Κι οι δύο είναι, σε τελική ανάλυση, μορφές θερμότητας η οποία προέρχεται από πυρηνική διάσπαση. Κι οι δύο παρέχουν τεράστια οφέλη στο σύστημα της Γης, εξασφαλίζοντας την επιβίωσή της πιθανώς για άλλα 5 δισεκατομμύρια χρόνια.
Η πρώτη πηγή, η ηλιακή ενέργεια που διαπερνά τη γήϊνη ατμόσφαιρα, θερμαίνει την επιφάνεια, ελέγχει τα καιρικά κι υδρολογικά συστήματα και κινεί τις διαδικασίες διάβρωσης και μεταφοράς των ιζημάτων.
Η δεύτερη πηγή θερμότητας, ο πυρήνας της Γης, προκαλεί την αργή ανάδευση των στερεών πετρωμάτων του μανδύα ( του στρώματος κάτω από τον στερεό φλοιό ) , περίπου όπως μια σούπα που βράζει, αναπτύσσοντας στροβιλιζόμενα θερμικά ρεύματα μεταφοράς. Έτσι μεταφέρεται πιο αποτελεσματικά η θερμότητα στην επιφάνεια, σε σύγκριση με την απλή μεταφορά διαμέσου στατικών πετρωμάτων. Στον μανδύα, ο μηχανισμός μεταφοράς θερμότητας, σε συνδυασμό με τη βαρύτητα, υποκινεί τη δραστηριότητα των λιθοσφαιρικών ( τεκτονικών ) πλακών στην επιφάνεια της Γη.

earth Τα γήϊνα οικοσυστήματα εμπλέκουν πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στον έμβιο και στον άβιο κόσμο. Τα νερά της λίμνης Νέϊτρον στην Τανζανία είναι πολύ αλκαλικά, επειδή τροφοδοτούνται από πηγές που αναδύονται σε ηφαιστειογενείς περιοχές. Το νερό συντηρεί πληθυσμούς φυκών και μικρών καρκινοειδών, που αποτελούν τροφή για τα φλαμίνγκο, τα οποία με τη σειρά τους καταδιώκονται από τα αρπακτικά πτηνά.

Το εύθραυστο ανώτερο στρώμα των πετρωμάτων της Γης κατακερματίζεται σ’ ένα μωσαϊκό λιθοσφαιρικών πλακών. Η μεταγωγή θερμότητας στον μανδύα θεωρείται υπεύθυνη για τις αργές αλλά επίμονες κινήσεις ανάμεσά τους. Κατά το πέρασμα του γεωλογικού χρόνου, οι πλάκες αποκλίνουν, ελευθερώνοντας τεράστιους όγκους λάβας, οι οποίες δημιουργούν στη συνέχεια νέο ωκεάνειο φλοιό.
Επειδή η Γη δεν διογκώνεται, η απόκλιση των πλακών ισοσταθμίζεται με τη σύγκλισή τους, εκεί όπου τα περιθώρια των ψυχρότερων και πυκνότερων ωκεάνιων πλακών καταβυθίζονται στο στο εσωτερικό της Γης, κατά μήκος των ωκεάνιων τάφρων – φαινόμενο γνωστό ως υποβύθιση.
Στις λιθοσφαιρικές πλάκες οφείλεται η πλειονότητα των σεισμών και των ηφαιστειακών εκρήξεων του πλανήτη μας, που συγκεντρώνονται κατά μήκος των ορίων των πλακών. Οι διεργασίες της τεκτονικής των πλακών εξηγούν τον σχηματισμό, τις αλλαγές μεγέθους και την κατανομή των ωκεάνιων λεκανών, των ηπειρωτικών και νησιωτικών μαζών, καθώς και των περισσότερων από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά τους, όπως είναι οι υψηλές οροσειρές, οι πεδιάδες και οι βαθιές κοιλάδες.
Χωρίς την τεκτονική δυναμική που προέρχεται από την εσωτερική της θερμότητα, η επιφάνεια της Γης θα έμοιαζε με της Σελήνης : πανάρχαια κι αμετάβλητη, με εξαίρεση τις σπάνιες πτώσεις μετεωριτών.
Μάζες πετρωμάτων και πάγου, με μέγεθος που κυμαίνεται από σωματίδια σκόνης έως μικρούς πλανήτες, προσκρούουν στη Σελήνη, τη Γη και σε άλλους πλανήτες του Ηλιακού μας συστήματος. Οι κρατήρες τους είναι εύκολα ορατοί στη Σελήνη, αλλά στη Γη οι συνεχείς γεωλογικές μεταβολές τείνουν να τους συγκαλύψουν ή ακόμη και να τους εξαφανίσουν.
Τα αρχεία των των απολιθωμάτων και των πετρωμάτων μας λένε ότι η συνέχεια της ζωής έχει δεχτεί σοβαρά πλήγματα από μεγάλες προσκρούσεις μετεωριτών. σε συγκεκριμένες εποχές στο παρελθόν. Μία από αυτές, που χρονολογείται 65 εκατομμύρια χρόνια πριν, ευθύνεται για την εξαφάνιση του 70% περίπου όλων των ειδών, περιλαμβανομένων και των δεινοσαύρων.
Με το πέρασμα του χρόνου, οι γεωλογικές μεταβολές – πολλές από τις οποίες συνδέονται με την τεκτονική δραστηριότητα – σφυρηλάτησαν υλικά ιδιαίτερα πολύτιμα για την ανθρώπινη ανάπτυξη : από τα προφανή παραδείγματα, όπως είναι τα πολύτιμα μέταλλα, τα μεταλλεύματα και οι υδρογονάνθρακες ( πετρέλαιο και φυσικό αέριο ), έως πιο αφανή υλικά, όπως είναι η άμμος και το αμμοχάλικο, τα οποία οι σύγχρονες κοινωνίες καταναλώνουν σε μεγάλες ποσότητες.
Το γλυκό νερό είναι μία άλλη ουσιαστική πηγή ζωής, την οποία πολλοί θεωρούσαν δεδομένη, ενώ στις μέρες μας υπάρχει σοβαρό έλλειμμα που αφορά σημαντική μερίδα του πληθυσμού παγκοσμίως.

trees Τα δέντρα είναι από τους μακροβιότερους ζωντανούς οργανισμούς της Γης. Αυτή η δεντροστοιχία από ώριμες σεκόιες στην Καλιφόρνια, μοιάζει με τα δάση όπως ήταν πριν από 10 – 65 εκατομμύρια χρόνια. Τα δέντρα ανταγωνίζονται για την πρρόσβαση στο ηλιακό φως, το οποίο συνδυάζουν με το διοξείδιο του άνθρακα για να το μετατρέψουν σε φυτικό υλικό, ενώ παράλληλα απελευθερώνουν στην ατμόσφαιρα οξυγόνο και " φυλακίζουν " τον άνθρακα.

Ιδιαίτερα σημαντική για τη ζωή στη Γη είναι η παροχή ακτινοβολούμενης ενέργειας από τον Ήλιο, η οποία περιλούζει την επιφάνειά της. Τα γήϊνα περιβάλλοντα ποικίλουν από τους πολικούς πάγους έως τις καυτές, άνυδρες τροπικές ερήμους κι από τα σκοτεινά, σταθερής πίεσης ωκεάνια βάθη έως τις ορεινές κορυφές, όπου το οξυγόνο είναι λίγο αλλά τα επίπεδα της βλαβερής υπεριώδους ακτινοβολίας υψηλά.


Από γεωκεντρική άποψη, αυτά τα περιβάλλοντα μοιάζουν ακραία και καθόλου ευνοίκά για τη ζωή. Παρ’ όλ’ αυτά, σε σύγκριση με τη Σελήνη και τους άλλους πλανήτες του Ηλιακού συστήματος, που επίσης δέχονται ηλιακή ακτινοβολία, η Γη απολαμβάνει έναν μοναδικό συνδυασμό συνθηκών. Αυτές της εξασφαλίζουν την εξέλιξη της ζωής, η οποία, απ’ όσο γνωρίζουμε, είναι μοναδική στο Ηλιακό σύστημα. Περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια εξέλιξης δημιούργησαν μια εξαίσια ποικιλία φυτών και ζώων, καλά προσαρμοσμένων στις υπάρχουσες συνθήκες ακόμη και πολλών ακραίων περιβαλλόντων.
Η ουσιαστική διαφορά ανάμεσα στη " νεκρή " άγονη Σελήνη και στη ζωντανή Γη, είναι η παρουσία της ατμόσφαιρας και η αφθονία νερού στον πλανήτη μας. Παρότι η Σελήνη δέχεται την ίδια περίπου ποσότητα ηλιακής ενέργειας με τη Γη, η πλούσια σε διοξείδιο του άνθρακα ατμόσφαιρα του πλανήτη μας ρυθμίζει τις τιμές της επιφανειακής της θερμοκρασίας στους 15 βαθμούς Κελσίου κατά μέσο όρο, σε σύγκριση με τον 1 βαθμό Κελσίου της Σελήνης.
Άρα, η πυκνή, πλούσια σε αέρια ατμόσφαιρά μας, επιτρέπει στο μεγαλύτερο μέρος του νερού της Γης να βρίσκεται σε υγρή κατάσταση στην επιφάνεια. Η ατμόσφαιρα της Σελήνης αντίθετα είναι εξαιρετικά αραιή και το λιγοστό νερό, που υπάρχει σε μορφή πάγου ανάμεσα στα θραύσματα των πετρωμάτων στους σεληνιακούς πόλους, δεν ευνοεί την ανάπτυξη της ζωής. Χωρίς το υγρής μορφής επιφανειακό νερό της Γης, η συντριπτική πλειονότητα των ζωντανών οργανισμών της δεν θα μπορούσε να επιβιώσει. 

lighting Τεράστια ποσά ενέργειας μετακινούνται στην ατμόσφαιρα της Γης. Οι ηλεκτρικές εκκενώσεις μιας καταιγίδας για παράδειγμα, απελευθερώνουν όση ενέργεια θα έδινε η καύση 7.000 τόνων άνθρακα σε μία ώρα. Αυτή η μεταφορά ενέργειας είναι εν δυνάμει θανατηφόρα – όπως όταν έχουμε αύξηση και μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας, ως αστραπής, ανάμεσα στα νέφη μιας καταιγίδας και στο έδαφος.

Η ατμόσφαιρα προστατεύει τη ζωή από τη βλαβερή ηλιακή ακτινοβολία, όπως οι υπεριώδεις ακτίνες. Η σύνθεση της ατμόσφαιρας έχει εξελιχθεί από τα πρώϊμα χρόνια της γήϊνης ιστορίας, όταν δεν υπήρχε καμία προστασία από την υπεριώδη ακτινοβολία. Σήμερα, η ατμόσφαιρα αποτελείται κυρίως από άζωτο ( 78% κατ’ όγκο ) κι οξυγόνο ( 21% ), κυρίως βιολογικης προέλευσης.
Πολύ σημαντική είναι η παρουσία υδρατμών στην ατμόσφαιρα, οι οποίοι συμβάλλουν στα καιρικά συστήματα, καθώς και πολλών άλλων αερίων κι ιδιαίτερα του μεθανίου και του διοξειδίου του άνθρακα, που είναι γνωστά ως " αέρια του θερμοκηπίου ". Αυτά, απορροφώντας κι επανεκπέμποντας τη θερμότητα της επιφάνειας, επιβραδύνουν την απώλεια ηλιακής ενέργειας κι ανεβάζουν την ατμοσφαιρική θερμοκρασία.
Τις τρεις τελευταίες δεκαετίες έχει παρατηρηθεί το φαινόμενο της αύξησης της μέσης ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας του πλανήτη, γνωστό ως παγκόσμια υπερθέρμανση. Μέσα στο ίδιο διάστημα, η απελευθέρωση του διοξειδίου του άνθρακα μέσω της καύσης υδρογονανθράκων έχει επίσης αυξηθεί δραματικά, οδηγώντας πολλούς επιστήμονες και πολιτικούς ηγέτες στο συμπέρασμα ότι η ανθρώπινη δραστηριότητα είναι μείζων παράγοντας της σύγχρονης παγκόσμιας υπερθέρμανσης.
Η διαχρονική υποχώρηση πολλών ορεινών παγετώνων και τα πρόσφατα επεισόδια διάλυσης παγοκρηπίδων της Ανταρκτικής αναμένεται να οδηγήσουν σε άνοδο της θαλάσσιας στάθμης, απειλώντας ένα μεγάλο κομμάτι της πιο γόνιμης και πυκνοκατοικημένης χαμηλής παράκτιας ζώνης σε όλο τον κόσμο.
Οι δυναμικές αλλαγές στο τροφοδοτικό σύστημα των ωκεανών και στην ατμόσφαιρα, καθώς και η αύξουσα ηλιακή ακτινοβολία έχουν προκαλέσει σημαντικές κλιματικές μεταβολές στη διάρκεια του γεωλογικού χρόνου. Το παγκόσμιο κλίμα έχει ταλαντευτεί πολλές φορές ανάμεσα στις παγετώδεις συνθήκες και σ’ αυτές του θερμοκηπίου. Ακόμα δεν είναι βέβαιο αν έχει λήξει η πρόσφατη παγετωνική κατάσταση των τελευταίων 1,8 εκατομμυρίων χρόνων.
Κοιτώντας προς το μέλλον, ένα είναι βέβαιο : το σύστημα της Γης δεν θα είναι στατικό αλλά θα είναι εξίσου δυναμικό όσο υπήρξε από τον σχηματισμό του πλανήτη μας, εδώ και 4.56 δισεκατομμύρια χρόνια.

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου